控制动力总成系统降低混动车辆涡轮延时的系统和方法

控制动力总成系统降低混动车辆涡轮延时的系统和方法
【专利摘要】一种控制动力总成系统的方法，包括确定扭矩请求；选择可行的输入扭矩和输入速度操作点；计算累积系统功率损失；确定作为达到希望的输出扭矩所需要的希望的输入扭矩变化率和可行的输入扭矩变化率之间的差值的函数的涡轮效率；将该涡轮效率加和至所述累积的系统功率损失，以确定对应于能够产生希望的输出扭矩的可行的输入扭矩和输入速度的总系统损失；确定对应于基本最低总系统功率损失的可行的输入速度和输入扭矩；和选择对应于基本最低总系统功率损失的希望的输入速度和输入扭矩。
【专利说明】控制动力总成系统降低混动车辆涡轮延时的系统和方法

【技术领域】
[0001] 本公开涉及控制动力总成系统以降低混合动力车辆中的涡轮延时的系统和方法。

【背景技术】
[0002] 已知的混合动力动力总成架构可包括多个扭矩产生装置，包括内燃机和非燃烧机 械，例如电动机，该两者通过变速器传输扭矩至输出构件。一个示例性混动动力动力总成 包括双模、复合-分流、电-机械变速器，其使用用于接收来自于原动机功率源的牵引扭矩 的输入构件（优选地为内燃机）和输出构件。输出构件可操作地连接至机动车的驱动线 (driveline)，以传输牵引扭矩至其。可操作为马达或发电机的机器可独立于内燃机的扭矩 输入产生输入至变速器的扭矩。机器可将通过车辆驱动线传输的车辆动能转换成可存储在 能量存储装置中的能量。控制系统监测来自车辆和操作者的各种输入，且提供混合动力动 力总成的操作控制，该操作控制包括控制变速器操作范围状态和档位偏移、控制扭矩产生 装置、以及调节能量存储装置和机器中的功率交换以管理变速器的输出，包括扭矩和旋转 速度。


【发明内容】

[0003] 本公开涉及控制动力总成以降低涡轮延时的方法。该方法可由系统控制器进行。 系统控制器可包括一个或多个处理器以及一个或多个计算机可读介质。在实施例中，该方 法包括确定扭矩请求；选择可行的输入扭矩和输入速度操作点；基于扭矩请求计算对应于 能够产生希望的输出扭矩的选择的可行输入扭矩和输入速度的累积系统功率损失；确定作 为在预定量的时间中在不同的输入速度下达到希望的输出扭矩所需要的希望输入扭矩变 化率和可行的输入扭矩变化率之间的差值的函数的涡轮效率；将该涡轮效率加和至所述累 积的系统功率损失，以确定对应于能够产生希望的输出扭矩的可行的输入扭矩和输入速度 的总系统损失；确定对应于基本最低总系统功率损失的可行的输入速度和输入扭矩；和选 择对应于基本最低总系统功率损失的希望的输入速度和输入扭矩。
[0004] 确定涡轮效率的步骤包括确定是否预期涡轮延时。确定是否预期涡轮延时的步骤 可包括将当前发动机速度和预定的可校准的发动机速度阈值进行比较。确定涡轮效率的步 骤包括如果不预期涡轮延时则分配零值至涡轮效率。确定涡轮效率的步骤可包括：如果预 期涡轮延时，则确定希望的输入扭矩变化率，以实现希望的输出扭矩，且针对全部可行的输 入速度计算在希望的输入扭矩变化率和可行的输入扭矩之间的差值。
[0005] 计算累积的系统功率损失的步骤包括计算个体子系统功率损失，和将该个体子系 统功率损失求和。个体子系统功率损失可包括马达损失和变速器损失。确定可行输入扭矩 的步骤可包括进行迭代微分收敛。确定可行输入速度的步骤可包括在可行输入扭矩和对应 的总系统损失中进行区段搜索。该方法还可包括基于希望的输入速度和当前的发动机速度 确定发动机速度分布。确定输入速度分布的步骤可包括对发动机速度分布滤波。滤波发动 机速度的步骤可包括使用具有时间常数的滤波器，该时间常数为变化加速器踏板位置变化 率以及希望的发动机扭矩和当前的发动机扭矩之间的差值的函数。
[0006] 本公开还涉及混合动力动力总成系统。在实施例中，动力总成包括发动机、涡轮增 压器、电可变变速器和系统控制器，其中涡轮增压器布置为和发动机流体连通使得该涡轮 增压器被配置为向发动机提供加压空气，且电可变变速器联接至发动机且配置为传输来自 发动机的动能。该系统控制器被配置为：确定扭矩请求；选择可行的输入扭矩和输入速度 操作点；基于扭矩请求计算对应于能够产生希望的输出扭矩的选择的可行输入扭矩和输入 速度的累积系统功率损失；确定作为在预定量的时间中达到希望的输出扭矩所需要的希望 的输入扭矩变化率和可行的输入扭矩变化率之间的差值的函数的涡轮效率；将该涡轮效率 加和至所述累积的系统功率损失，以确定对应于能够以不同的输入速度产生希望的输出扭 矩的可行的输入扭矩的总系统损失；确定对应于基本最低总系统功率损失的可行的输入速 度和输入扭矩；和选择对应于基本最低总系统功率损失的希望的输入速度和输入扭矩。
[0007] 在实施例中，系统控制器配置为确定是否预期涡轮延时。系统控制器配置为通过 将当前发动机速度和预定的可校准的发动机速度阈值进行比较确定是否预期涡轮延时。系 统控制器配置为如果预期涡轮延时则确定实现希望的输出扭矩所需要的输入扭矩变化率。 系统控制器配置为针对全部可行的输入速度，计算在希望的输入扭矩变化率和可行的输入 扭矩之间的差值。系统控制器配置为基于希望的输入速度和当前的发动机速度确定发动机 速度分布。系统控制器构造为在可行的输入扭矩和输入速度以及对应的总体系统功率损失 中进行区段搜索，以确定可行的输入速度和输入扭矩。
[0008] 当结合附图和所附的权利要求时，本发明的上述特征和优势以及其他特征和优势 从下文中用于实施如在所附的权利要求中限定的本发明的一些最佳模式和其他实施例的 详尽描述中变得显见。

【专利附图】

【附图说明】
[0009] 图1是包括混合动力动力总成系统的车辆的机械硬件示意图；
[0010] 图2是图1中的车辆的系统架构的电和机械示意图；
[0011] 图3是关于图1中示意地示出的动力总成系统的示例性电可变变速器的输入和输 出速度的各个操作区的图示；
[0012] 图4是马达扭矩（Ta和Tb)的扭矩空间图，其包括恒定电池功率（Pbatt)的不例 曲线、恒定输出扭矩（To)的示例曲线以及恒定发动机扭矩（即，输入扭矩Ti)的示例曲线；
[0013] 图5是和跨在确定当前系统速度和加速度的集合处的最优输入扭矩操作点时有 用的输入扭矩范围的功率相关的示例性个体子系统成本和累积系统成本的示图；
[0014] 图6是用于在输入扭矩中收敛最小系统成本操作点的优选技术的图形化标示；
[0015] 图7是在确定可行操作空间中使用的速度特征数据对实验确定的马达扭矩的示 图；
[0016] 图8是在确定电池功率损失中使用的电池功率特征数据对电池功率损失的示图；
[0017] 图9示出了在特别地适用于确定最优动力总成操作参数的基于计算机的控制器 执行的指令集中的示例性步骤的流程图；
[0018] 图10是在确定电机损失中使用的实验确定马达扭矩对速度特征数据的示图；
[0019] 图11是在确定发动机速度分布中使用的实验确定马达扭矩对发动机速度特征数 据的示图；
[0020] 图12示出了在特别地适用于确定和涡轮延时相关联的成本因子（S卩，涡轮成本） 的基于计算机的控制器执行的指令集中的示例性步骤的流程图；
[0021] 图13是在确定输入扭矩变化率差异中使用的输入速度数据对实验确定的希望的 输入扭矩变化率和可行的输入扭矩变化率的示图；
[0022] 图14是实验地确定的涡轮成本对输入扭矩变化率差异的示图；和
[0023] 图15示出了描述可用于确定输入速度分布的示例性方法的示例性数据流程。

【具体实施方式】
[0024] 参见附图，其中相同的附图标记指向相同的构件，图1示出了包括混合动力动力 总成系统11的车辆。动力总成系统11包括发动机14和配置为将来自发动机14的动能传 输至诸如轮（未示出）的从动构件的多模、复合-分流、电可变变速器（EVT) 10。EVT10特别 适于实施本公开的控制，且包括输入构件12,其可为由发动机14直接地驱动的轴，或如图 2所示，为联接在发动机14的输出构件和EVT10的输入构件之间的瞬时扭矩缓冲器16 (图 2)。瞬时扭矩缓冲器16 (图2)可包括扭矩传输装置（未示出），或被和其一起使用，以允 许发动机14和EVT10的选择性接合。该扭矩传输装置不被用于改变或控制EVT10操作的 模式。
[0025] 发动机14可为矿物燃料发动机（诸如柴油机），且可被配置为在以每分钟转数 (RPM)为单位测得的恒定速度上提供功率输出。因此，发动机14可根据希望的操作点以 恒定的速度或多种恒定的速度操作，该希望的操作点如可从操作者输入和驱动条件所确定 的。
[0026] 该车辆包括配置为经由进气歧管（未示出）提供加压空气至发动机14的涡轮增 压器47。涡轮增压器47可包括由源自发动机14的排气驱动的涡轮（未示出）以及由该涡 轮驱动的压缩机（未示出）。涡轮增压器47的压缩机被配置为压缩空气，且将加压空气经 由进气歧管传输至发动机14。替换地，由凸轮轴驱动的增压器可压缩空气，且将加压空气经 由进气歧管传输至发动机14。尽管并入涡轮增压器通常增加发动机扭矩且同时改进其燃料 经济性，但是使用涡轮增压器的车辆可能经历涡轮延时。涡轮延时是涡轮增压器提供向发 动机提供推进以开始施加希望的扭矩所花费的时间段。在该涡轮延时期间，车辆的操作感 觉迟缓。因此希望降低涡轮延时，以降低车辆的迟缓感受。在动力总成系统11中，发动机 速度可被独立于输出速度或输出扭矩选择。因为能够控制发动机速度以降低涡轮延时。
[0027] EVT10包括三个行星齿轮子组24、26和28。第一行星齿轮子组24具有第一内齿 轮构件32以及环绕第一内齿轮构件32的第一外齿轮构件30。因此，第一内齿轮构件32可 被配置为恒星齿轮，且第一外齿轮构件30可被配置为环齿轮。行星齿轮子组24还包括第 一支架36和可旋转地安装在第一支架36上的多个第一行星齿轮构件34,使得每一个第一 行星齿轮构件34都和第一外齿轮构件30以及第一内齿轮构件32两者啮合地接合。
[0028] 第二行星齿轮子组26包括第二内齿轮构件40以及环绕第二内齿轮构件40的第 二外齿轮构件38。因此，第二内齿轮构件40可被配置为恒星齿轮，且第二外齿轮构件38可 被配置为环齿轮。第二行星齿轮子组26还包括第二支架44和可旋转地安装在第二支架44 上的多个第二行星齿轮构件42,使得每一个第二行星齿轮构件42都和第二外齿轮构件38 以及第二内齿轮构件40两者啮合地接合。
[0029] 第三行星齿轮子组28包括第三内齿轮构件48以及环绕第三内齿轮构件48的第 三外齿轮构件46。因此，第三外齿轮构件46可被配置为环齿轮，且第三内齿轮构件48可 被配置为恒星齿轮。第三行星齿轮子组28还包括第三支架52和可旋转地安装在第三支架 52上的多个第三行星齿轮构件50,使得每一个第三行星齿轮构件50都和第三外齿轮构件 46以及第三内齿轮构件48两者啮合地接合。
[0030] 尽管每一个行星齿轮子组24、26和28可为简单的行星齿轮子组，但第一行星齿轮 子组24和第二行星齿轮子组26被经由诸如毂衬齿轮54的任意恰当的联接器可操作地联 接至彼此。特别地，毂衬齿轮54可将第一行星齿轮子组24的第一内齿轮构件32可操作地 联接至第二行星齿轮子组26的第二外齿轮构件38。第一内齿轮构件32和第二外齿轮构件 38可通过衬套轴58连接至第一马达/发电机56。第一马达/发电机56还可在此处被不 同地称作马达A或MA。
[0031] 轴60可将第一行星齿轮子组24的第一支架36联接至第二行星齿轮子组26的第 二支架44。此外，轴60被通过第二扭矩传输装置62可选择地连接至第三行星齿轮子组28 的第三支架52。第二扭矩传输装置62可被用于辅助选择EVT10的操作模式。在本公开中， 第二扭矩传输装置62也可被称作第二离合器、二号离合器或C2。
[0032] 第三行星齿轮子组28的第三支架52可被直接连接至变速器输出构件64。当 EVT10用在陆地车辆中时，变速器输出构件64可连接至车轴（未示出），所述车轴可继而被 连接至从动构件（未示出）。从动构件可为车辆的前轮或后轮，或为轨道车辆的驱动齿轮。
[0033] 第二行星齿轮子组26的第二内齿轮构件40可经由环绕轴60的衬套轴66连接至 第三行星齿轮子组28的第三内齿轮构件48。第三行星齿轮子组28的第三外齿轮构件46 可通过第一扭矩传输装置70可选择地接地，该地由变速器壳体68表不。第一扭矩传输装 置70可被用于辅助选择EVT10的操作模式。在本公开中，第一扭矩传输装置70也可被称 作第一离合器、一号离合器或C1。
[0034] 衬套轴66可持续地连接至第二马达/发电机72。第二马达/发电机72还可在此 处被称作马达B或MB。全部行星齿轮子组24、26和28以及马达A和马达B(56、72)关于轴 向地布置的轴60共轴地对齐。应注意马达A和B两者具有环形构造，这种构造允许它们环 绕三个行星齿轮子组24、26和28,使得行星齿轮子组24、26和28被关于马达A和8径向向 内地布置。该构造有助于最小化EVT10的总外周长，诸如圆周。
[0035] 驱动齿轮80被联接到输入构件12,且可将输入构件12固定地连接至第一行星齿 轮子组24的第一外齿轮构件30。因此，驱动齿轮80被构造为从发动机14、马达/发电机 56、72、或其组合接收功率。驱动齿轮80啮合地接合惰轮齿轮82,该惰轮齿轮继而啮合地接 合固定至轴86的一个端部的传输齿轮84。轴86的另一端部可固定至变速器液泵88,该液 泵从机油箱37接收变速器液。机油箱37传输高压液体至调节器39,该调节器将一部分液 体返回至机油箱37且在管线41中提供受调节的管线压力。
[0036] 在示出的示例性机械布置中，变速器输出构件64通过EVT10中两个分立的齿轮系 接收功率。第一模式（或第一齿轮系）在第一离合器70被致动时被选择，以将第三行星齿 轮子组28的第三外齿轮构件46 "固接"。第二模式（或第二齿轮系）在第一离合器70被 脱开且第二离合器62同时被致动时被选择，以将轴60连接至第三行星齿轮子组28的第三 支架52。如在此处使用的，当提到和齿轮系相关的模式时，使用大写标识M0DE1或M0DE2， 或Ml或M2。
[0037] EVT10能够在每个操作模式中提供从相对较慢至相对较快的范围的输出速度。该 两个模式和每个模式中较慢至较快的输出速度范围的组合允许EVT10驱动车辆从静态状 况至高速公路速度。此外，可使用两个离合器Cl、70和C2、62被同时地施加的固定比例状 态用于输入构件12通过固定齿轮比例至变速器输出构件64的有效的机械联接。此外，可 使用两个离合器C1和C2被同时脱开的空挡状态用于将变速器输出构件64从EVT10机械 地脱开。最后，EVT10能够提供在模式之间的同步换挡，其中跨两个离合器C1和C2的滑差 速度基本为零。
[0038] 通过参照图2,发动机14可由发动机控制模块（ECM) 23电子地控制，该模块可为基 于传统的微处理器的柴油发动机控制器，其包括诸如微处理器、只读存储器ROM、随机存取 存储器RAM、电可编程只读存储器EPROM、高速时钟、模/数（A/D)转换和数/模（D/A)转换 电路、和输入/输出电路和装置（I/O)以及恰当的信号调节和缓冲电路的常见元件。ECM23 用于在多个离散的管线上分别地从发动机14的多个传感器获取数据且控制其多个致动 器。出于简明的目的，ECM23总体地示出为经由累计线35与发动机14双向相接，且可配置 为接收表示诸如机油盘和发动机冷却剂温度、发动机速度Ne、涡轮压力和环境空气温度以 及压力的各种参数的信号。响应于这些信号，ECM23可配置为控制一个或多个诸如燃料喷 射器、风扇控制器、和发动机预热器（包括，辉光火花塞和栅格类型进气加热器）的促动器。 此外，ECM23还被配置为响应于扭矩指令Te_cmd控制发动机14。
[0039] EVT10可选择性地从发动机14和诸如电池组模块（BPM) 21中的一个或多个电池的 电存储装置接收功率。动力总成系统11也可包括这些能量存储装置以至于动力总成系统 是功率流的组成部分。具有存储电功率且分配电功率能力的其他电存储装置可用于替代电 池，而不背离本发明的理念。BPM21是经由DC线27联接至双功率逆变模块（DPM) 19的高 压DC。电流可取决于BPM21被充电或是放电而传输至BPM21或从其传输出。
[0040] DPM19包括一对功率逆变器以及相应的马达控制器，其配置为从DPM19接收马 达控制指令和控制逆变器状态，以提供马达驱动或再生功能。马达控制器为基于微处理器 的控制器，其包括诸如微处理器、只读存储器ROM、随机存取存储器RAM、电可编程只读存储 器EPROM、高速时钟、模/数（A/D)转换和数/模（D/A)转换电路、和输入/输出电路和装 置（1/0)以及恰当的信号调节和缓冲电路的常见元件。在马达控制中，功率逆变器可从DC 线27接收电流，且经由高压相线29和31提供AC电流至相应的马达56或72。在再生控 制中，相应的逆变器经由高压相线29和31从马达56或72接收AC电流，且继而提供电流 至DC线27。提供至功率逆变器或由其提供的净电流决定了 BPM21的充电或放电操作模式。 第一和第二马达/发电机56、72可为三相AC机器，且功率逆变器可包括互补的三相功率电 子装置。马达56、72各自的个体马达速度信号Na和Nb也由DPM19从马达相位信息或常 规的旋转传感器获取。
[0041] 动力总成系统11还包括系统控制器43,其为基于微处理器的控制器，该控制器具 有诸如微处理器、只读存储器ROM、随机存取存储器RAM、电可编程只读存储器EPR0M、高速 时钟、模/数（A/D)转换和数/模（D/A)转换电路、和输入/输出电路和装置（1/0)以及恰 当的信号调节和缓冲电路的常见元件。系统控制器43可包括一对基于微处理器的控制器， 其用作车辆控制模块（VCM) 15和变速器控制模块（TCM) 17。VCM15和TCM17可进行多种和 EVT10以及车辆底盘相关的控制和诊断功能，包括例如发动机扭矩指令、输入速度控制、以 及和再生制动协作的输出扭矩控制，防锁死制动和牵引控制。例如，系统控制器43可用于 在多个离散的线路上从多个传感器获取数据且控制多个致动器。出于简明的目的，系统控 制器43总体地示出为经由累计线33和EVT10双向连接。在示出的实施例中，系统控制器 43配置为从旋转传感器接受频率信号，用于处理成输入构件速度Ni (即，输入构件12的速 度）以及输出构件速度No ( S卩，输出构件64的速度），以用于EVT10的控制。
[0042] 系统控制器43也能够从压力开关（未示出）接收和处理压力信号，用于监测离合 器Cl、70和C2、62应用室压力。替换地，可使用用于宽范围压力监测的压力换能器。脉冲 宽度调制（PWM)信号、二元控制信号、或两者可由系统控制器43提供至EVT10,用于控制离 合器Cl、70和C2、62的填充和排空，用于其的应用和脱开。附加地，系统控制器43可配置 为接收变速器流体盘37温度数据，例如从常规的热电耦输入（未示出），以获取油盘温度 Ts和提供PWM信号，该信号可从经由调节器39控制管线压力的输入速度Ni和油盘温度Ts 获取。螺旋管控制短管阀（未示出）可响应于上述的PWM和二元控制信号控制离合器Cl、 70和C2、60的填充和排空。可采用微调阀，其使用变流螺线管来提供在阀体内的线轴的精 确的定位以及离合器压力的对应地精确的控制。类似地，管线压力调节器39 (图1)可为螺 线管控制类型，用于根据上述的PWM信号建立经调节的管线压力。跨离合器Cl、70和C2、62 的离合器滑差速度从输出速度No、MA速度Na和MB速度Nb获取。具体地，Cl滑差是No和 Nb的函数，而C2滑差是No、Na和Nb的函数。动力总成系统11还包括用户界面（UI)13,其 能够够从用户接收适当的输入，且将该输入传输至系统控制器43。由Π 13提供的输入可包 括车辆油门位置、用于可用驾驶范围选择、致动作用力和快速怠速请求等的按钮偏移选择 器（PBSS)。
[0043] 系统控制器43能够确定扭矩指令Te_cmd和提供扭矩指令Te_cmd至ECM23。扭矩 指令Te_cmd代表由系统控制器43确定的希望来自发动机14的EVT扭矩贡献。系统控制 器43还可确定代表希望的EVT输入速度的速度指令Ne_de S。如果发动机14和EVT10成 直接的联接布置，希望的EVT输入速度可等于希望的发动机速度操作点。如果发动机14和 EVT10成直接联接布置，则发动机扭矩Te和EVT输入扭矩Ti相等且可由此在此处被互换地 引用。类似地，发动机速度Ne和EVT输入速度Ni可相等，且可由此在此处被互换地引用。
[0044] 上述的各种模块（即，系统控制器43、DPM19、BPM21、ECM23)经由控制器区域网 (CAN)总线25通信。CAN总线25允许在各个模块之间的控制参数和指令的通信。CAN总线 25和恰当的协议提供了在系统控制器、ECM23、DPM19、BPM21和诸如防锁死制动和牵引控 制器的其他控制器之间的强大的信息传递和多控制器连接。
[0045] 图3示出了 EVT10的沿横轴的输出速度No对跨坚轴的输入速度Ni的示图。线91 代表同步操作，其为输入速度和输出速度关系，其中离合器Cl、70和C2、62两者以跨两者的 基本零滑差速度同时地操作。由此，线91基本代表输入和输出速度关系，其中在模式之间 的同步偏移可产生或其中从输入部至输出部的直接机械联接可由两个离合器Cl、79和C2、 62的同时应用而进行，也称作固定比例。一种能够产生由图3中的线91示出的同步操作 的特定的齿轮组关系如下：外齿轮构件30具有91齿、内齿轮构件32具有49齿、行星齿轮 构件34具有21齿、外齿轮构件38具有91齿、内齿轮构件40具有49齿、行星齿轮构件42 具有21齿、外齿轮构件46具有89齿、内齿轮构件48具有31齿、行星齿轮构件50具有29 齿。线91可在此处被不同地称作为同步线、换挡比例线或固定比例线。
[0046] 其中Cl、70被施加且C2、62被脱开的第一模式的操作93的优选区域为换挡比例 线91以左的区域。其中Cl、70被脱开且C2、62被施加的第二模式的操作95的优选区域为 换挡比例线91以右的区域。当此处关于离合器Cl、70和C2、62使用时，术语应用表示跨相 应的离合器的显著的扭矩传输能力，而术语脱开表示跨相应的离合器的不显著的扭矩传输 能力。由于总体地偏好使得从一个模式至另一个的换挡同步地发生，则从一个模式至另一 个模式的扭矩传输被使得通过其中的双离合器应用固定比例进行，其中对于在当前应用的 离合器脱开之前的有限的阶段，当前脱开的离合器被应用。当固定比例通过和进入的模式 相关的离合器的持续的应用以及和退出的模式相关的离合器的脱开而退出时，模式变化完 成。
[0047] 尽管针对M0DE1中的EVT10的操作总体地偏好操作区域93,并不意图暗示EVT10 的M0DE2操作不能在其中或未在其中进行。但是，总体地，偏好在区域93中以M0DE1操 作，这是因为M0DE1优选地采用在各个方面（例如，质量、大小、成本、惯性能力等）特别 适用于高启动扭矩区域93的齿轮组和马达硬件。类似地，尽管针对M0DE2中的EVT10的操 作总体地偏好操作区域95，并不意图暗示EVT10的MODE 1操作不能在其中或未在其中进行。 但是，总体地，偏好在区域95中以M0DE2操作，这是因为M0DE2优选地采用在各个方面 (例如，质量、大小、成本、惯性能力等）特别适用于高速区域95的齿轮组和马达硬件。其 中总体地偏好M0DE1操作的区域93可被视作低速区域，而其中总体地偏好M0DE2的区域95 可被视作高速区域。进入M0DE1的换挡被视作向下换挡，且和根据Ni/No关系的更高的齿 轮比相关。类似地，进入M0DE2的换挡被视作向上换挡，且和根据Ni/No关系的更低的齿轮 比相关。
[0048] 作为该控制的开始点，测量或以其他方式预先确定各个动力总成参数。输出速度 No和输入速度Ni优选地从感知的或滤波后的信号获取。马达速度Na和Nb通过感知、使用 EVT10的已知的联接约束计算、或通过马达控制相位信息获取而得知。输入加速度Ni_dot 优选地为变速器输入速度的希望的变化率。优选地根据感知和滤波后输出速度No确定输 出速度加速度No_dot。
[0049] 在马达的当前条件能力中的最小和最大马达扭矩（Ta_min、Ta_max、Tb_min和Tb_ max)优选地从存储在系统控制器43中的数据结构内的表格中的数据组获取。这样的数据 组被提供用于预存储表格格式的程序的引用，其已在各个温度和电压条件处从组合的马达 和功率电子装置（例如，功率逆变器）的常规的功率计测试实验地获取。这样典型的马达 扭矩对速度数据的示例性表示图在图7中示出，其中给定的速度的最小和最大数据由与恒 定温度/电压111U13的示例性线相交的恒定速度线112表示。表格化的数据通过马达速 度Na、Nb、电压和温度引用。马达速度可根据下列已知的联接约束公式从输入速度Ni和输 出速度No获取： Γηη,η1 [Λ?α? = Γ^1 Ki2UNi]
[5 ] iNb\ ~ [K2i K22\ La/0J
[0051] 其中Na是马达A速度，
[0052] Nb是马达B速度，
[0053] Ni是EVT输入速度，
[0054] No是EVT输出速度，和
[0055] Kn是由硬件装置和轴互连部确定的参数值的2x2矩阵。
[0056] 尽管在马达和发电模式两者中都使用了马达（提供扭矩/速度数据的四个象限 (I、II、III、IV))，两个象限数据的采集总体地是充分的，其中在相邻象限中采集的数据仅 反映在未直接测量的其他象限中。在当前的示例中，象限I和II被示出具有确定的数据 111，而象限III和IV被示出为由从数据111反映的数据113构成。
[0057] 在电池的当前条件能力中的最小和最大电池功率Pbatt_min和Pbatt_max优选地 从存储在系统控制器43中的数据结构内的表格中的数据组获取。这样的数据组被提供用 于程序以预存储格式的引用，该格式已经和多个条件相关联，例如充电状态、温度、电压和 用量（安培小时/小时）。
[0058] 现在参照图4,马达A扭矩跨横轴示出且马达B扭矩跨坚轴示出。边界以虚线绘出， 该虚线对应于最小和最大马达A扭矩（Ta_min和Ta_max)，该最小值和最大值关于在Ni、No 中的特定示例性当前操作条件处的马达能力为具有"_"，Ni_dot和No_dot，其精确值对于 从图4以及本讨论获取的教导的当前阐释来说是不必须的。以对应于该最小和最大马达B 扭矩（Tb_min和Tb_max)的虚线示出类似的边界。围出的空间代表在马达单元MA和MB的 当前条件处可行的解空间。再次地，此处的精确值对于从本公开和附图获取的理解来说并 不关键，而仅被提供用于恰当的背景，以及减少教导的抽象性。
[0059] 在该马达扭矩解空间中示出了若干其他的具有恒定值的参数线，其类似地提供有 示例值，该示例值对于理解从本描述和附图获取的理解来说并不关键，而仅是被提供用于 恰当的背景和降低教导的抽象性。示出多个具有恒定电池功率Pbatt的线，其代表在Ta和 Tb的可行解空间中的恒定电池功率解。还在该马达扭矩解空间中示出了恒定输出扭矩线 To，其代表在Ta和Tb的可行解空间中的恒定输出扭矩解。最后，在Ta和Tb的相同的可行 解空间中示出恒定输入扭矩线，且其代表其中的恒定输入扭矩解。在图4的图形表示中，虽 然根据相应的马达单元的能力关于Ta和Tb的空间是可行的，但恒定电池功率Pbatt线、恒 定输出扭矩To线和恒定输入扭矩Ti线不必须代表关于在当前条件处它们相应的子系统能 力的可行解。但是在图4中出于清楚的目的，恒定输入扭矩Ti线被限制至输入扭矩的可行 解，在本示例中例如为-400Nm至lOOONm。
[0060] 通过继续参照图4,希望的输出扭矩T〇_des被绘出且示出在附图中为粗实线。To_ des代表用于控制的系统约束输出扭矩目标。其可对应于由车辆操作者在请求处于系统 的能力中的情形中请求的扭矩。但其可对应于根据系统限制的约束输出扭矩。T 〇_des还 可被根据除系统能力之外的其他因素约束，诸如车辆驾驶性和稳定性考量。可根据在当前 操作条件处的最小和最大输入扭矩（Ti_min、Ti_max)、当前操作条件处的最小和最大马达 扭矩（Ta_min, Ta_max, Tb_min, Tb_max)以及当前操作条件处的最小和最大电池功率能力 (Pbatt_min, Pbatt_max)确定约束输出扭矩。
[0061] 当前相关的Ta和Tb内的可行解空间沿该T〇_des线。类似地，当前相关的可 行输入扭矩（-400Nm>Ti>1000Nm)沿该To_des线。当前相关的可行电池功率（Pbatt_ min>Pbatt>Pbatt_max)也沿该To_des线。因此，To_des的总体可行解空间由示出为最小 和最大马达单元扭矩、输入扭矩、和电池功率的当前能力可变地界定。
[0062] 参照图9,在该可行解空间中希望确定用于输入扭矩和输入速度的最优操作点。在 下文中参照图9的流程图阐述在描述的可行的解空间中的确定输入扭矩和输入速度的优 选的方法。该流程图示出了用于执行本发明的示例性步骤，其包括实施为系统控制器43的 数据结构和可执行计算机编码的部分的指令。理所应当地由此代表的指令被执行为执行上 述的动力总成的各个控制和诊断功能的指令集和程序的更大的组的一部分。
[0063] 以步骤131开始，确定输出扭矩的操作者请求。换句话说，确定了车辆操作者扭矩 请求。优选地，从多个操作者输入决定扭矩请求，该输入包括：加速器踏板位置、制动踏板位 置和换挡选择器位置、诸如加速速率或减速速率的车辆动态条件、和诸如温度、电压、电流 和速度的EVT操作条件。
[0064] 在步骤132处，确定希望的输出扭矩To_des。来自步骤131的请求扭矩被评估且 经历多种极限测试，以确保产生的希望输出扭矩在各个系统约束中。约束包括根据发动机 的当前操作状况确定的输入扭矩最大值和最小值，该当前操作状况主要包括实际发动机速 度Ne (例如，输入速度Ni)。约束还包括马达最小和最大扭矩，以及最小和最大电池功率。 [0065] 优选地进行区段搜索，用于如下所述地迅速地在优选的输入扭矩操作点和优选的 输入速度上收敛。在已经产生的最大和最小输入扭矩极限Ti_min和Ti_max中，在步骤133 处选择评估输入扭矩Ti_n。尽管可行输入扭矩被输入扭矩极限Ti_min和Ti_max约束，可 行输入扭矩应能够基于由车辆操作者请求的扭矩请求产生希望的输出扭矩T 〇_des。类似 地，可通过Ni_min和Ni_max选择输入速度Ni_n。优选地根据众所周知的黄金区段比例产 生评估输入扭矩和输入速度，其中剩余的可行输入扭矩的整个范围（在初次迭代中Ti_min 至Ti_max,和Ni_min至Ni_max)被有效地分成两个区域，所述两个区域关于整个区域具有 比值Φ和1-Φ :
[0066] Φ=((/"5 - 1))/2，其大致等于 0· 61803。
[0067] 在后续的迭代中，Φ比值区段被关于将评估的新产生的区域的边界量出，将在稍 后结合图6的视图更完整地说明。
[0068] 在步骤134处，电池功率Pbatt在选定的评估输入扭矩Ti_n处下一个确定。下列 的联接约束公式已知用于EVT10,用于计算马达A和马达B扭矩： Ti ' Γ ? Τα? _ Kn Κ?2 ^i：i ^14 To
[0069] [Tb\ = ^ j Ni_dot No 一dot
[0070] 其中Ta是马达A扭矩；
[0071] Tb是电机B扭矩；
[0072] Ti是EVT输出扭矩；
[0073] To是EVT输出扭矩；
[0074] Ni_dot是EVT输入加速度；
[0075] No_dot是EVT输出加速度；且
[0076] Kn是由硬件装置和轴互连部以及可施加至当前驱动范围的估计的硬件惯量所确 定的参数值的2x4矩阵，且其代表通常称作的被控对象模型。
[0077] 附加地，马达速度从下列已知的联接约束公式获得：
[0078] \Na] = \K^ K^]\Ni] >-Nbi [/^21 ^22J
[0079] 其中Na是马达A速度；
[0080] Nb是马达B速度；
[0081] Ni是EVT输入速度；
[0082] No是EVT输出速度；和
[0083] Kn是由硬件装置和轴互连部确定的参数值的2x2矩阵。
[0084] 根据下列关系确定评估输入扭矩处的电池功率：
[0085] Pbatt = Pmotor_A+Ploss_A+Pmotor_B+Ploss_B+Ploss_acc
[0086] 其中Pmotor_A和Pmotor_B分别是单兀A和单兀B的马达功率；
[0087] Ploss_A和Ploss_B分别是单元A和单元B累积马达和功率电子装置损失；且
[0088] Ploss_acc代表设计为DC载荷的附件功率损失，例如Vxl，代表向电池上不和马达 单元A和B直接相关的任意其他载荷或附件提供功率的电池抽取。
[0089] 通过参照图10,马达损失提供用于预存储表格格式的程序的引用，该格式通过马 达扭矩和马达速度索引，已经从组合的马达和功率电子装置（例如功率逆变器）的常规的 功率计测试实验地获取。这样的特征马达扭矩对速度数据的示例性表示在图10中示出。制 成表格的数据通过马达扭矩Ta、Tb和马达速度Na、Nb引用。电功率输入Ia*V和Ib*V与马 达轴机械功率输出Ta*Na和Tb*Nb的差值等于下列的马达功率损失Ploss_A，Ploss_B :
[0090] Ploss_A = Ia*V-Pmotor-A ;且，
[0091] Ploss_B = Ib*V-Pmotor-B
[0092] 其中la和lb分别是传输至马达A和马达B功率逆变器的电流；且
[0093] V是提供电流的电压。
[0094] 尽管在马达和发电模式两者中都使用了马达（提供扭矩/速度数据的四个象限 (I、II、III、IV))，两个象限数据的采集总体地是充分的，其中在相邻象限中采集的数据仅 反映在未直接测量的其他象限中。在当前的示例中，象限I和II被示出具有确定的数据 151，而象限III和IV被示出由从其反映的数据153构成。
[0095] 参照回图9,在该点处，在步骤135中，系统控制器43通过在当前状况下比较电池 功率和电池功率约束或极限Pbatt_min和Pbatt_max而对刚确定的电池功率Pbatt进行评 估。如果用于经评估的输入扭矩的电池功率不在极限之中，则程序略去步骤138,在步骤 138中当前评估输入扭矩/输入速度Ti_n/Ni_n产生用于待评估的剩余可行输入扭矩/输 入速度的范围的新的输入扭矩/速度边界。可接受电池功率则产生转至成本估计步骤136 的控制，在该步骤中确定各个子系统功率损失和其他主观成本用于评估输入扭矩/速度。
[0096] 在步骤136中，系统控制器43确定包括如下所示的个体子系统功率损失之和的总 体系统功率损失。
[0097] Ploss_total = Ploss_evt+Ploss_eng+Ploss_A+Ploss_B+Ploss_batt
[0098] 其中Pl〇SS_eVt代表诸如液压泵送损失、旋转损失、离合器拖拽等的EVT或变速器 损失；
[0099] Pl〇SS_eng代表和偏离最经济制动单位油耗量（BSFC)点操作相关的发动机损失；
[0100] Ploss_A代表马达A损失；
[0101] Pl〇ss_BR表马达 B 损失；
[0102] Ploss_batt代表电池的内部功率损失。
[0103] EVT损失或变速器损失Pl〇SS_eVt被提供用于供预存储表格格式的程序的引用， 该格式通过Ni和No索引，已经被从EVT10跨其各个操作模式且在与其相关的有效齿轮比 范围中的常规的功率计测试实验地获取。
[0104] 发动机功率损失Pl〇ss_eng还被根据预存储的表格化的数据确定。发动机功率损 失被提供用于预存储表格格式的程序的引用，该格式通过Ti和Ni索引。产生这样的表格 的优选的方式是通过应用下列用于计算发动机功率损失的损失公式：
[0105] Ploss_eng = nMAXLHV(kJ/g)QFUEL(g/s)-P0UT
[0106] 其中ηMx是发动机最大效率；
[0107] LHV(kJ/g)是燃料的较低加热值；
[0108] QFUEUg/s)是在可操作条件处的燃料流速；且
[0109] 是在可操作条件处的发动机机械轴输出功率。
[0110] 采用常规的功率计测试来产生基线ΠΜΧ，且采集和表格化相对发动机损失。 Ploss_evt和Ploss_eng还可结合成单个机械损失项或组合在一起且称作Ploss_eng。电 池的内部功率损失Pl〇ss_batt被共称为I2R损失。Ploss_batt数据被提供用于预存储的 表格格式的程序的引用，该格式从电池等价模型产生，且通过电池功率Pbatt索引。这样的 特征电池功率对损失数据115的示例性表示图在图8中示出。示例性子系统功率损失在图 5中跨示例性输入扭矩区域示出。
[0111] 在步骤136处继续且进一步参照图11-14,附加的主观成本被优选地计算出，以 作为因素计入根据本发明的优化输入扭矩操作点的选择。主观成本是不利的，且和上述的 子系统功率损失不同，不能从物理损失模型获取，而是代表在特定点处对抗系统的操作的 不利的另一种形式。示例性地，在能量存储系统（ESS)中，诸如BPM21，诸如极端充电状态 (S0C)、电压和电流的因素可损坏电池。此外，电池的寿命和电池的安培小时通过量相关。因 此，车辆控制系统管理电池，使得这些参数被保持在特定的范围中，以避免损坏系统是重要 的。因此，可将电池成本或不利用于基于特点操作点处的电池用量以及用量对电池的相关 联的影响或成本来引导车辆系统的操作点的选择（在预设的极限内）。电池成本可基于和 电池相关的任意成本因素或参数，诸如充电状态（S0C)。因此，电池成本可包括S0C成本因 素。管理车辆的噪声、振动和平顺性（NVH)以避免对车辆的损坏也是重要的。因此，还可将 NVH成本或不利用于选择车辆系统的操作点。这样的成本因素优选地从存储在系统控制器 43中的数据结构内的表格形式中的数据集获取。还希望的是在特定的温度范围处操作车 辆。因此，还可计入温度相关的成本。
[0112] 涡轮增压器47通常增加发动机扭矩且改进其燃料经济性。但是，车辆可产生涡轮 延时。涡轮延时是涡轮增压器47向发动机14提供的推进开始施加希望的扭矩所花费的时 间阶段。换句话说，涡轮增压器47仅在发动机14以预定的发动机速度阈值或其之上的速 度操作时提供推进至发动机14。在该涡轮延时期间，车辆的操作感觉迟缓。因此希望降低 涡轮延时，以降低车辆的迟缓感受。由于发动机扭矩Te变化率可随着发动机速度Ne增加 而增加，发动机速度Ne可被控制为在预定量的时间中实现希望的输出扭矩T 〇_des(图12)。 在动力总成系统11中，可选择和控制发动机速度Ne计入润轮延时。因此能够控制发动机 速度以降低涡轮延时。
[0113] 通过参照图11,发动机14以初始操作点A操作。初始操作点A包括初始发动机速 度和初始发动机扭矩。车辆操作者可继而通过例如按压加速器踏板而请求希望的发动机功 率（例如74千瓦）。在接收到来自车辆操作者的扭矩请求之后，系统控制器43控制发动机 14,使得发动机14以常规的目标操作点B操作，该操作点对应于希望的发动机功率Pe (例 如，75千瓦）。这样的话，如果润轮延时未被考虑，则系统控制器43选择对应于最小系统损 失的常规的目标操作点B。如图11所示，当在常规的目标操作点B操作时，发动机14表现 出最小的制动单位油耗量BSFC。因此，发动机14被控制为使得发动机速度Ne遵行从初始 操作点A至变速器的目标操作点B的常规的速度轨迹或分布Se。为了达到常规的目标操作 点B，发动机14可需要来自涡轮增压器47的涡轮推进。但是，如果发动机14在相对低的发 动机速度Ne (例如，低于3000RPM)操作，则发动机14可发生涡轮延时，使得车辆的操作感 受延时。
[0114] 通过继续参照图11，如果计入涡轮延时，则发动机14可达到希望的发动机功率 Pe (例如，75千瓦），其较不计入涡轮延时要快。在考虑增压延迟时，系统控制器43可选择 希望的操作点C，其不同于常规的目标操作点B。发动机速度Ne在希望的操作点C较在常 规的目标操作点B处要高。通过选择具有较高发动机速度Ne的操作点（S卩，希望的操作点 C)，涡轮增压器47可较当系统控制器43选择常规的目标操作点B时更快地提供涡轮增压 至发动机14。因此，如果希望的操作点C被选择，发动机14可较常规的目标操作点B被选 择时更快地产生希望的发动机功率（例如，75千瓦）。由此，在接收到扭矩请求之后，系统 控制器43可选择对应于希望的操作点C的发动机速度Ne。因此，发动机14被控制，使得发 动机速度Ne符合从初始操作点A至希望的操作点C的希望的发动机速度轨迹或分布Sp。 在发动机14提供希望的发动机功率Pe时（例如，75千瓦），系统控制器43可控制发动机 14,从而发动机14在对应于最小系统功率损失的常规的目标操作点B操作。应注意点C的 选择取决于基于增压发动机特性和此时希望的输出扭矩请求的校准。
[0115] 如上所述，希望降低涡轮延时，以降低车辆的迟缓感受。为达到此目的，可基于在 预定量的时间中达到希望的输出扭矩T 〇_des所必须的希望输出扭矩变化率将和涡轮延时 相关的成本或不利（Pc〇St_turb 〇)用于引导车辆系统的操作点的选择（在规定的极限中）。 该预定的时间量可例如少于两秒。希望输出扭矩To_des代表用于控制的系统约束输出扭 矩目标。其可对应于由车辆操作者在请求处于系统的能力中的情形中请求的扭矩。但其可 对应于根据系统限制的约束输出扭矩。希望输出扭矩T 〇_des还可被根据除系统能力之外 的其他因素约束，诸如车辆驾驶性和稳定性考量。涡轮成本Pc〇st_turb 〇也可称作涡轮效 率。当在此处使用时，术语"涡轮效率"指的是涡轮增压器47提供涡轮推进至发动机14所 花费的时间的量。
[0116] 总主观成本如下所示根据个体主观成本的求和而确定：
[0117] Pcost_sub = Pcost_SOC+Pcost_NVH+Pcost_Turbo
[0118] 其中 Pcost_S0C 是 S0C 成本；
[0119] Pcost_NVH 是 NVH 成本；且
[0120] Pcost_Turbo是润轮延时成本。
[0121] 尽管在上述的等式中使用了仅一些主观成本，也可加入其他的个体主观成本，诸 如马达温度主观成本以及离合器保护主观成本等。
[0122] 使用用于确定总体系统成本函数以包括特定涡轮延时成本的方法允许最优的选 择策略，以从基于系统损失的最优操作点偏移至根据预定的规则降低涡轮延时的操作点。 在仅考虑系统损失时，选择的操作点也可为次最优的，但将是使得系统损失尽可能小且涡 轮延时被降低的。
[0123] 在涡轮延时成本没有被包括在系统成本函数中的情况下，最优策略将选择将最小 化系统损失，而不关注涡轮延时的点。最终，以该方式选择操作点将导致车辆经历涡轮延时 效应。此时，最优的策略的搜索空间将被施加的硬限制约束。通过将涡轮延时成本增加至 整体系统成本函数，优化程序的结果可被引导至不仅基于系统损失也基于对涡轮增压器47 的影响而选择的操作点。这允许了选择程序的灵活性，以选择更佳地适合更高的发动机速 度的操作点，由此降低涡轮延时。
[0124] 当然，Pcost_sub被调节到与上述的子功率损失相同的单元。因此，Pcost_sub在 图5中跨示例性输入扭矩区域类似地示出。
[0125] 总体损失Total_loss继而被确定为子系统功率损失Ploss_total和调节后的主 观成本不利Pcost_sub的和，如下所示：
[0126] Total_loss = Ploss_total+Pcost_sub
[0127] T〇tal_l〇SS因此在图5中跨示例性输入扭矩区域类似地示出。总体系统功率损失 Pl〇SS_t〇tal也可称作累计系统功率损失。图5仅被用于说明的目的。对于实际发动机操 作点的选择，输入速度和输入扭矩两者被同时考虑；但是，用于优化的成本结构和图5中示 出的相同。
[0128] 通过参照图12,涡轮延时成本Pcost_turbo可被确定为在预定量的时间中达到希 望的输出扭矩T 〇_des所必须的输入扭矩变化率Ti_d〇t_des的函数。希望的输出扭矩To_ des继而基于扭矩请求。从多个操作者输入决定扭矩请求，该输入包括：加速器踏板位置、 制动踏板位置和换挡选择器位置、诸如加速速率或减速速率的车辆动态条件、和诸如温度、 电压、电流和速度的EVT操作条件。确定增压成本的过程在步骤301处开始。在步骤302 处，首选确定是否预期涡轮延时。如果不预期涡轮延时，则系统控制器43分配给涡轮延时 成本Pcost_Turbo以零值，且因此润轮延时Pcost_Turbo不被计入主观成本。另一方面，如 果预期涡轮延时，则系统控制器43基于扭矩请求确定在预定量的时间中达到希望的示出 扭矩To_des所必须的希望输入扭矩变化率Ti_dot_des。具体地，确定是否预期润轮延时 可基于多个操作者输入，输入包括当前发动机速度、当前发动机扭、加速速率、当前输出扭 矩变化率、以及当前输出扭矩。涡轮延时通常在操作者请求显著量的扭矩（油门敞开情形 或至少部分地打开油门的情形，也称作快速轻击情形）且发动机速度相对低时发生。在实 施例中，如果当前发动机速度Ne小于预定可校准发动机速度阈值，则系统控制器43基于扭 矩请求确定在预定量的时间中达到希望的示出扭矩T 〇_des所必须的希望输入扭矩变化率 Ti_dot_des。另一方面，如果当前发动机速度大于预定可校准发动机速度阈值，则系统控制 器43在步骤303中分配润轮延时成本Pcost_Turbo以零值。因此，当发动机已经以相对高 的速度操作或当操作者尚未请求附加的输出扭矩时，系统控制器43在步骤303中分配涡轮 延时成本Pcost_Turbo以零值。
[0129] 在步骤304中，系统控制器43基于在预定量的时间中达到希望的输出扭矩T〇_des 所需要的输出扭矩变化率To_dot确定希望输入扭矩变化率Ti_d〇t_des。如上所述，希望 的输出扭矩T〇_des基于扭矩请求。希望输入扭矩变化率Ti_d〇t_des可以为预存储表格格 式，该格式通过目标输出扭矩To和输出扭矩变化率To_dot索引。表格化的数据被通过希 望的输出扭矩T 〇_des和输出扭矩变化率To_dot引用。
[0130] 在步骤306中，在确定希望的输入扭矩变化率Ti_d〇t_des之后，系统控制器43基 于增压发动机特性，针对全部可行输入速度Ni计算在希望的输入扭矩变化率Ti_d 〇t_des 和可行的输入/发动机扭矩变化率Ti_dot之间的差值。在希望的输入扭矩变化率Ti_dot_ des和可行的输入/发动机扭矩变化率Ti_dot之间的差值被称为输入扭矩变化率差异Ti_ dot_delta。这样的特征输入速度Ni对希望的输入扭矩变化率Ti_dot_des ;输入速度Ni对 可行的输入扭矩变化率Ti_dot ;以及输入扭矩变化率差异Ti_dot_delta的示例性示图在 图13中示出。
[0131] 在步骤308中，输入扭矩变化率差异Ti_dot_delta被存储且用作输入值，以确定 涡轮延时成本Pc 〇st_Turb〇。提供涡轮延时成本，以供预存储表的程序引用，该表通过输入 扭矩变化率（Ti_dot_delta)的差异来索引，其已经从涡轮增压器47和发动机的常规功率 计测试实验地获得。该特征润轮延时成本Pcost_Turbo对输入扭矩变化率差异Ti_dot_ delta的示例性示图在图14中示出。表格化的数据通过涡轮延时成本对输入扭矩变化率 差异Ti_dot_delta引用。确定涡轮延时成本的过程在步骤309处开始。在确定后，涡轮延 时Pc 〇St_Turb〇可作为因素被计入以确定上文参照图9中所示的步骤136所述的总主观成 本。
[0132] 出于说明的目的，再次参照图9,在步骤137中，比较在评估输入扭矩Ti_n和评估 输入速度Ni_n处确定的T 〇tal_l〇SS和在前一评估扭矩Ti_n-1和前一输入速度Ni_n-1处 确定的Total_loss。通过不具有在前Total_loss确定的程序将简单地将程序返回至步骤 133,其中将根据黄金区段比例考虑确定第二评估输入扭矩和输入速度。当然，可使用2-D 黄金区段搜索能够用于确定具有和其相关的相应的最小T〇tal_l〇SS的发动机速度和发动 机扭矩两者。
[0133] 步骤138消除在评估输入扭矩Ti_n和发动机速度Ni_n以及和对应于其的相应的 T〇tal_l〇SS值中的较大的一个相关的输入扭矩Ti_n-1和发动机速度Ni_n-1中一个之外 的输入扭矩和速度的解空间。和较大的相应的T 〇tal_l〇SS值相关的评估输入扭矩Ti_n或 Ti_n-1以及评估发动机速度Ni_n*Ni_n-l继而被确立为用于待评估的剩余的可行输入扭 矩/速度的范围的新的输入扭矩/速度边界。
[0134] 步骤139继而确定是否已经通过区段搜索进行了预定次数的迭代。如果没有，则 程序返回至步骤133,以通过程序步骤133-139选择另一个评估扭矩/速度和循环。当已经 完成了预定数量的迭代时，则转到步骤140,其中最优的输入扭矩Ti_opt和Ni_opt被设置 为当前和前一评估输入扭矩Ti_n或Ti_n-1和评估输入速度Ni_n或Ni_n-1之一，具有和其 相关的相应的最小T 〇tal_l〇SS。输入扭矩和速度的选定值现在可用于设置发动机扭矩和速 度。因此，输入扭矩（即，最优输入扭矩Ti_opt)和输入速度（S卩，最优输入发动机速度Ni_ opt)的选定值可被确定。如上所述，发动机速度Ne和EVT输入速度Ni以及发动机扭矩和 EVT输入扭矩可分别相等。因此，输入扭矩的选定值（即，最优输入扭矩Ti_opt)和输入速 度的选定值（即，最优输入速度Ni_opt)可被用于设置最优发动机扭矩（Te_opt)和发动机 速度（Ne_opt)。该最优输入速度Ni_opt可高于在没有考虑增压成本Pcost_turbo的情况 下选定的最优输入速度。因此，通过选择该较高的最优输入速度Ni_opt，润轮延时被降低， 这是因为涡轮增压器47不用花费同样多的时间来推进发动机14,因为发动机14被选择用 于以比当涡轮成本因素不被考虑时其通常操作的速度更高的速度运行。
[0135] 根据上述的黄金区段比例进行的区段搜索在每次后续的评估时以1-Φ或约 0. 38197的倍数减小可行输入扭矩的范围。通过11次这样的评估可产生小于1. 0%内的精 度。现代发动机控制通常被限制至约1. 〇%的控制精度。超出11次的评估当前不被人为具 有显著的好处。因此，以优选的黄金区段比例搜索的11次这样的评估是进行的评估的优选 的次数。因此，可行发动机操作点可为限定的可行发动机扭矩和可行发动机速度。由于可 行输入扭矩可等于可行发动机扭矩，可行发动机操作空间可包括可行EVT输入扭矩和可行 EVT输入速度。
[0136] 现在参照图6,调节在0和1之间的输入扭矩的范围的示例性连续体跨水平轴示 出。Ti中的解空间的初始范围对应于Ti_min value (调节为0)和Ti_max value (调节至 1)。对应的调节和偏移后的T〇tal_l〇SS数据沿坚轴绘出。根据黄金区段比例搜索的第一比 较将对应于和线Ti_l和Ti_2相关联的评估输入扭矩对。视觉观察确认Ti_2处的Total_ loss大于Ti_l处的T〇tal_l〇SS。因此，Ti_2之外的解空间被消除而不用于后续考虑（消 除A),且新的解空间对应于Ti_min和Ti_2的极限（即，Ti_2是新的Ti_max)。根据黄金区 段比例标准，在Ti_3处相对于最新的极限Ti_2产生另一评估输入扭矩。来自对应于Ti_l 的前一迭代的最低T〇tal_l〇SS被和来自对应于最新的评估输入扭矩Ti_3的当前迭代的 Total_loss比较。再次通过视觉观察，可发现Ti_3处的Total_loss大于Ti_2处的Total_ loss。因此，Ti_3之外的解空间被消除而不用于后续考虑（消除B)，且新的解空间对应于 Ti_3和Ti_2的极限（S卩，Ti_3是新的Ti_min)。再次地，根据黄金区段比例标准，在Ti_4 处相对于最新的极限Ti_3产生另一评估输入扭矩。来自对应于Ti_l的前一迭代的最低 Total_loss被和来自对应于最新的评估输入扭矩Ti_4的当前迭代的Total_loss比较。再 次通过视觉观察，可发现Ti_2处的Total_loss大于Ti_4处的Total_loss。因此，Ti_2之 外的解空间被消除而不用于后续考虑（消除C)，且新的解空间对应于Ti_l和Ti_2的极限 (即，Ti_l是新的Ti_min)。该过程被如上所述地持续地重复以预定次数的迭代或比较，直 至最优输入扭矩被是对应于相应的最小的Total_loss值的最后两个评估输入扭矩中的一 个。图6仅示出了一个可变黄金区段搜索。但是在本公开中，进行了 2-D黄金区段搜索。因 此，进行用于附加的维度的另一黄金区段搜索（即，输入速度Ni)，如图9所示。
[0137] 可以类似的方式进行可替换的区段搜索，以收敛至最优输入速度和扭矩，但对于 在已知数量的迭代或比较中达到特定的目标精度而言其具有较差的效率和不确定性。解收 敛的多种其他方法也是周知的，且可用于在本发明中使用，包括二次以及更高阶多项式预 估以及迭代微分收敛技术的非限制性示例。在选定最优发动机速度Ne_opt之后，可限定发 动机速度分布，且可因而计算马达扭矩（Ta和Tb)。
[0138] 图15示出了描述示例性方法的示例性数据流程图500,该方法可用于基于最优输 入扭矩Ti_opt、最优输入速度或两者确定发动机速度分布。数据流程图500以描述希望的 发动机速度Ne_de S和当前发动机速度Ne的数据输入开始。希望的发动机速度Ne_deS可 等于最优输入速度Ni_opt。当前发动机速度Ne可从配置为测量发动机旋转速度的发动机 速度传感器获得。这些数据输入（即，希望的发动机速度Ne_deS和当前发动机速度Ne)被 信号处理模块510处理以产生表不未滤波发动机速度分布Ne_unf的输出信号。继而，表不 未滤波发动机速度分布Ne_unf的输出信号被滤波器520滤波，其可为具有时间常数的低通 滤波器。滤波器520的时间常数可为来自加速器踏板位置变化率Apedal_dot和在希望的 发动机扭矩Te_de S与当前发动机扭矩Te之间的差值的函数或取决于其。希望的发动机扭 矩Te_deS可等于最优输入扭矩Ti_opt。当前发动机扭矩Te可从配置为测量和监测发动机 扭矩Te的扭矩传感器获得。滤波器处理描述希望的发动机扭矩Te_de S的输入信号、当前 发动机扭矩Te、未滤波速度分布Ne_unf、和加速器踏板位置变化率Apdeal_dot，以产生表 示滤波后的发动机速度分布Ne_fil的输出信号。由此，滤波器520还计算在希望的发动机 扭矩Te_de S和当前发动机扭矩Te之间的差值。滤波后的速度分布Ne_fil可由诸如电池功 率和马达扭矩的特定的系统约束所约束。系统控制器43可继而控制发动机14,使得其符合 滤波后的速度分布Ne_fil。可经由诸如火花塞的发动机致动器控制发动机14。
[0139] 该详尽的描述和附图或图表仅用于支持和描述本发明，但本发明的范围应仅由权 利要求书限定。尽管已经描述了用于实施所公开的发明的最佳模式以及其他实施例，存在 有用于实施由所附的权利要求书限定的本发明的各种可替换设计和实施例。
【权利要求】
1. 一种控制包括电-机械变速器、内燃发动机和涡轮增压器的动力总成系统的方法， 包括： 确定扭矩请求； 选择可行的输入扭矩操作点； 基于扭矩请求计算累积的系统功率损失，该累计系统功率损失对应于选择的能够产生 希望的输出扭矩的可行的输入扭矩和输入速度； 确定涡轮效率，其是预定的时间量中达到希望的输出扭矩所需要的希望的输入扭矩变 化率和可行的输入扭矩变化率之间的差值的函数； 将该涡轮效率加和至所述累积的系统功率损失，以确定总系统损失，该总系统损失对 应于能够产生希望的输出扭矩的可行的输入扭矩； 确定对应于基本最低总系统功率损失的可行的输入速度和输入扭矩；和 选择对应于基本最低总系统功率损失的希望的输入速度和输入扭矩。
2. 如权利要求1所述的方法，其中确定所述涡轮效率包括确定是否预期涡轮延时。
3. 如权利要求2所述的方法，其中确定是否预期涡轮延时包括将当前发动机速度和预 定的可校准的发动机速度阈值进行比较。
4. 如权利要求3所述的方法，其中确定所述涡轮效率包括当不预期所述涡轮延时分配 零值至所述涡轮效率。
5. 如权利要求3所述的方法，其中确定所述涡轮效率包括： 确定如果预期涡轮延时实现希望的输出扭矩所需要的希望的输入扭矩变化率；和 针对全部可行的输入速度，计算在希望的输入扭矩变化率和可行的输入扭矩之间的差 值。
6. 如权利要求1所述的方法，其中计算累积的系统功率损失包括计算个体子系统功率 损失，和将该个体子系统功率损失求和。
7. 如权利要求6所述的方法，其中所述个体子系统功率损失包括马达损失和变速器损 失。
8. 如权利要求1所述的方法，其中确定可行的输入扭矩和输入扭矩包括进行迭代微分 收敛。
9. 如权利要求3所述的方法，其中确定可行的输入速度包括在可行的输入扭矩和对应 的总系统损失中进行区段搜索。
10. 如权利要求1所述的方法，其还包括基于希望的输入速度和当前的发动机速度确 定发动机速度分布。
【文档编号】B60W10/30GK104118422SQ201410168449
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年4月24日 优先权日:2013年4月24日
【发明者】W.D.王, L.王, J.刘, B.A.贝扎雷, B.N.鲁斯, W.R.考索尼 申请人:通用汽车环球科技运作有限责任公司